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la cuevadel empollón
QuímicaNavarraPAU 2014Extraordinaria

Química · Navarra 2014

5 ejercicios

Instrucciones

Se presentan dos opciones A y B, cada una con cinco preguntas, para que los alumnos seleccionen y contesten únicamente una de las opciones. Cada pregunta tiene 2 puntos. Cuando la pregunta tenga varios apartados la división de cada uno será el cociente entre 2 puntos que vale la pregunta y el número de apartados de la misma. Así, si la pregunta tiene 2 apartados cada uno se tendrá un valor de 1 punto; si tiene 3 apartados cada uno valdrá 0,66 puntos; si tiene cuatro apartados cada uno valdrá 0,5 puntos, etc. Se valorará el orden, la claridad de exposición y la presentación del ejercicio. Se estimará la inclusión de diagramas, esquemas, dibujos, etc. Se valorará el correcto dominio de la nomenclatura y unidades químicas. Se valorará que los resultados de los distintos ejercicios sean obtenidos paso a paso y debidamente razonados.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
2 puntos
Los primeros modelos de airbag generaban el nitrógeno que llenaba la bolsa por descomposición térmica de azida de sodio (NaNX3\ce{NaN3}) en presencia de nitrato de potasio, según las dos reacciones sucesivas siguientes: 1) NaNX3(s)→NX2(g)+Na(s)\ce{NaN3(s) -> N2(g) + Na(s)}2) Na(s)+KNOX3(s)→NX2(g)+NaX2O(s)+KX2O(s)\ce{Na(s) + KNO3(s) -> N2(g) + Na2O(s) + K2O(s)}(no ajustadas) Calcule:
Datos
  • Masas atómicas: K=39,1K = 39{,}1
  • Na=23,0Na = 23{,}0
  • O=16,0O = 16{,}0
  • N=14,0N = 14{,}0
  • 1 atm=1013 hPa1\,\text{atm} = 1013\,\text{hPa}
  • R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\,\text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}
a
El volumen total de nitrógeno, medido a 25∘C25^\circ\text{C} y 1013 hPa1013\,\text{hPa}, que se generará en un airbag que contiene 60 g60\,\text{g} de azida de sodio.1 pt
b
La cantidad de nitrato potásico necesaria para consumir el sodio producido por la primera reacción.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a
Describa el ciclo de Born-Haber de formación del yoduro de potasio.1 pt
b
Calcule la energía de disociación molecular de yodo gas sabiendo las entalpías (en kJ/mol\text{kJ/mol}) de red del yoduro de potasio (−649,0-649{,}0), de formación del yoduro de potasio (−327,7-327{,}7), de sublimación del potasio (+89,2+89{,}2), de sublimación del yodo (+62,4+62{,}4), de primera ionización del potasio (+418,8+418{,}8) y de afinidad electrónica del yodo (−295,2-295{,}2).1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
a
Razone si la energía de activación de una reacción química está más relacionada con la energía de enlace de los átomos dentro de las moléculas que con la variación de entalpía del proceso.1 pt
b
Justifique o desmonte la siguiente afirmación: 'las reacciones exotérmicas son más rápidas que las endotérmicas'.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Calcule el pH de la disolución acuosa resultante al mezclar 25 mL25\,\text{mL} de HCl(ac)\ce{HCl(ac)} 0,3 M0{,}3\,\text{M} y 75 mL75\,\text{mL} de NHX3(ac)\ce{NH3(ac)} 0,1 M0{,}1\,\text{M}.
Datos
  • KbNHX3=1,8⋅10−5K_b^{\ce{NH3}} = 1{,}8 \cdot 10^{-5}
  • Kw=10−14K_w = 10^{-14}
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Uno de los métodos industriales de producción de cloro se basa en la electrólisis de una disolución concentrada de cloruro de sodio mediante una cuba electrolítica de diafragma según la reacción:NaCl(ac)+HX2O→NaOH(ac)+HX2(g)+ClX2(g)\ce{NaCl(ac) + H2O -> NaOH(ac) + H2(g) + Cl2(g)}
Datos
  • E0(ClX2/ClX−)=1,36 VE^0(\ce{Cl2/Cl-}) = 1{,}36\,\text{V}
  • E0(HX2O/HX2)=−0,83 VE^0(\ce{H2O/H2}) = -0{,}83\,\text{V} en medio básico
  • E0(NaX+/Na)=−2,71 VE^0(\ce{Na+/Na}) = -2{,}71\,\text{V}
  • Masa atómica del cloro =35,45= 35{,}45
  • 1 Faraday=96487 C/mol e-1\,\text{Faraday} = 96487\,\text{C/mol e-}
a
Ajuste la reacción anterior según el método ion-electrón en medio básico.0,66 pts
b
Describa las semirreacciones que tienen lugar en el cátodo y en el ánodo.0,66 pts
c
Calcule la producción diaria estimada de cloro gas que se obtendría al pasar por la cuba una corriente de 100.000 A100.000\,\text{A} y 3,5 V3{,}5\,\text{V} durante 5 días.0,66 pts
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Ejercicio 1

1
2 puntos
Una central térmica de ciclo combinado utiliza gas natural para calentar agua en vapor a presión que se emplea para girar las turbinas de producción eléctrica. Esta central consume al año 2⋅1052 \cdot 10^5 toneladas de gas natural cuyo contenido en masa es 88,0%88{,}0\% de metano, 7,4%7{,}4\% de etano, 2,6%2{,}6\% de propano y el resto vamos a suponer que se trata de gases inertes. Calcule las toneladas de COX2\ce{CO2} que producirá la central a lo largo de un año.
Datos
  • Masas atómicas: oxígeno =16,0= 16{,}0
  • nitrógeno =14,0= 14{,}0
  • carbono =12,0= 12{,}0
  • hidrógeno =1,0= 1{,}0
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Indique las configuraciones electrónicas de los elementos de números atómicos: i) 11; ii) 17; iii) 38; iv) 8 y 53. Prediga la fórmula química al combinarse los elementos i y ii; iv y iii; iv y v. Justifique el tipo de enlace que formarán.
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Ejercicio 3

3
2 puntos
En el proceso de fabricación industrial de ácido nítrico, uno de sus pasos consiste en la oxidación del monóxido de nitrógeno con aire, según la reacción:NO(g)+OX2(g)→NOX2(g)\ce{NO(g) + O2(g) -> NO2(g)}(no ajustada)
Datos
  • Entalpías de formación estándar (kJ/mol\text{kJ/mol}): NO(g)\ce{NO(g)}
  • +90,25+90{,}25
  • NOX2(g)\ce{NO2(g)}
  • +33,18+33{,}18
  • Entropías molares estándar (S0,J⋅mol−1⋅K−1S^0, \text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}): OX2(g)\ce{O2(g)}
  • +205,1+205{,}1
  • NO(g)\ce{NO(g)}
  • +210,8+210{,}8
  • NOX2(g)\ce{NO2(g)}
  • +240,1+240{,}1
a
Juzgue si para aumentar el rendimiento de la reacción convendrá trabajar usando presiones elevadas y exceso de aire.1 pt
b
Determine el rango de temperaturas de trabajo para que la citada reacción sea espontánea.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Nos entregan una disolución concentrada de amoníaco y para averiguar su concentración aproximada hacemos el siguiente ensayo. Tomamos 5 mL5\,\text{mL} de la disolución concentrada y los diluimos con agua hasta un volumen total de 500 mL500\,\text{mL}. La determinación del pH de la disolución diluida arroja un valor de 9,59{,}5. Calcule la concentración de amoníaco en la disolución original que nos habían entregado.
Datos
  • KbNHX3=1,8⋅10−5K_b^{\ce{NH3}} = 1{,}8 \cdot 10^{-5}
  • Kw=10−14K_w = 10^{-14}
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Utilizando la siguiente molécula, justifique una reacción de adición, una de eliminación y otra de sustitución, nombrando las sustancias orgánicas que aparecen en las reacciones propuestas.CHX3−CH(OH)−CHX2−CHX3\ce{CH3-CH(OH)-CH2-CH3}
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